Пайка погружением.

При пайке погружением собранная плата стороной пайки опускается в расплавленный припой, который яв­ляется источником нагрева. Так как переход теплоты от жидкого припоя большой массы (50 кг и более) к кон­тактным площадкам и выводам ком­понентов происходит достаточно бы­стро, то нагрев зоны соединения до температуры пайки достигается в те­чение 1-2 с. В зависимости от харак­тера движения платы относительно поверхности припоя различают сле­дующие способы пайки погружением в расплав припоя (рис.6.2):

- вертикальным перемещением (а),

- наклон­ным перемещением (б),

- колебатель­ным движением (в),

- маятниковым движением (г),

- протягиванием по по­верхности припоя (д),

- избирательной подачей припоя (е).

 

Рис.6.2. Способы пайки погружением.

 

Погружение платы в припой верти­кальным перемещением осуществляют на глубину, не превышающую ее тол­щину. Наиболее важными технологи­ческими параметрами при этом явля­ются: температура расплава припоя, которая поддерживается на уровне 260-280 °С, и время погружения в пре­делах 4-6 с. Ванны для пайки осна­щаются терморегуляторами, которые поддерживают температуру в заданном интервале с точностью ±5°С. Нагре­вательные элементы располагают та­ким образом, чтобы дно ванны было нагрето сильнее ее стенок. В этом случае за счет естественной конвек­ции происходит перемешивание жид­кого припоя, обеспечивающее одно­родность состава во всем объеме ван­ны. Поверхность припоя (зеркало) при пайке должна быть чистой и сво­бодной от оксидов, которые удаляют­ся скребком перед каждым погруже­нием платы.

При вертикальном погружении и извлечении платы наблюдается ряд недостатков, которые связаны с усло­виями удаления жидких и газообраз­ных остатков флюса и излишков при­поя. Затрудненность выхода остатков флюса на поверхность припоя может привести к «захвату» флюсом припоя и образованию ложных паек. Припой не успевает стекать с платы и затвер­девает с образованием сосулек, короткозамыкаюших мостиков.

Ряд этих недостатков устраняется при наклонном погружении и извлече­нии платы. При погружении под углом 5-7° обеспечивается удаление газовых фракций флюса и продуктов реакции, а также стекание припоя. Удачным сочетанием способа с наклонным по­гружением платы и устройства для снятия оксидных пленок является способ пайки в лотке (рис.6.3, а).

 

 

Рис. 6.3. Способы пайки в лотке с применением вибраций.

 

Припой находится в неподвижной ванне /, а плата 2 с установленными компонентами укладывается наклонно в держатель 3 логка 4. Лоток в попе­речном сечении имеет форму тре­угольника с вершиной угла, направ­ленного в глубь ванны. При опуска­нии лотка в расплав припоя треуголь­ное днище рассекает пленку оксидов на поверхности припоя и своим приемным отверстием 5 начинает заби­рать припой из глубины ванны. При этом создаются условия для постепен­ного удаления из зоны пайки жидких и газообразных остатков флюса, пода­чи в зону пайки чистого припоя. Не­достатками данного метода являются: низкая производительность процесса, что определяет его пригодность для мелкосерийного производства; большой процент дефектных соединений; повы­шенный расход припоя; значительное термическое воздействие на плату.

Повышения качества паяных соеди­нений в платах с металлизированны­ми отверстиями достигают примене­нием колебательных движений платы (рис.6.3, б).Плата закрепляется в держателе, на который подаются ме­ханические колебания частотой 50–300 Гц и амплитудой 0,5-2,0 мм, по­лучаемые от электромагнитного виб­ратора, либо УЗ-колебания частотой 20-44 кГц и амплитудой 10-20 мкм. Механические вибрации способствуют проникновению припоя в металлизи­рованные отверстия, удалению остат­ков флюса, улучшают структуру при­поя в соединении. Ультразвуковые ко­лебания вызывают разрушение оксид­ных пленок и улучшают смачивание припоем паяемых поверхностей. Не­достатками данного способа являются: необходимость надежного фиксирова­ния компонентов на плате; возмож­ность возникновения механических резонансов в компонентах, особенно транзисторах, что приводит к их по­вреждению.

Маятниковое движение плат, слегка изогнутых по дуге, уменьшает тепловое воздействие на плату, способствует удалению остатков флюса и излишков припоя. Однако при этом затрудняет­ся крепление компонентов на плате, уровень припоя в ванне необходимо поддерживать с точностью ±1 мм.

Пайка протягиванием по поверхно­сти припоя заключается в том, что плата укладывается в держатель, кото­рый под углом 5-10° опускается на поверхность припоя и протягивается определенное расстояние по зеркалу припоя. Впереди держателя имеется скребок, который очищает поверх­ность зеркала от оксидов припоя. При подъеме платы излишки припоя сте­кают в ванну. Поскольку спокойная ванна припоя имеет меньшую склон­ность к окислению, то состав и чисто­та припоя поддерживаются с хорошим постоянством. Скорость протягивания составляет 5-8 м/мин, время протя­гивания одной платы – до 10 с. Уста­новки для пайки протягиванием легко встраиваются в обычный сборочный конвейер. Недостатками способа яв­ляются относительно большое время пайки и связанное с этим значитель­ное тепловое воздействие на поверх­ность платы. Последний недостаток устраняется применением защитных масок.

Во избежание коробления плат при пайке погружением термочувствитель­ных элементов применяют избира­тельную пайку, которая заключается в подаче припоя только в места пайки. Ванна с припоем закрыта специаль­ным кондуктором, в котором имеются отверстия, точно соответствующие числу и расположению зон пайки. Подача припоя осуществляется с по­мощью поршня, который выдавливает его через отверстия кондуктора в мес­та пайки. Недостатком метода являет­ся трудность перестройки на другой типоразмер плат.

Пайку погружением в нагретую жид­кость, например жидкий теплоноситель ОЖ-1 на основе лапрола Л2502-ОЖ при температуре 260°С или глицерин при температуре 240°С, используют главным образом для оплавления галь­ванического покрытия олово – свинец на печатных платах с целью улучше­ния их паяемости.